Identifican un sistema de autocontrol molecular que evitaría un exceso de actividad de la grasa parda

Investigadores del grupo liderado por Francesc Villarroya en la UB
UB/ CIBER | jueves, 7 de mayo de 2020

Un equipo del CIBEROBN acaba de descubrir un nuevo mecanismo de regulación del metabolismo del tejido adiposo marrón (grasa parda) mediante el sistema hormonal calicreína-quinina, hasta ahora asociado a la fisiología del sistema renal y cardiovascular y en procesos de inflamación y dolor. Este sistema de autocontrol molecular del metabolismo lipídico, desconocido hasta ahora, podría ayudar a evitar los efectos perjudiciales derivados de un exceso de activación del tejido adiposo marrón.

El nuevo trabajo, publicado en la revista Nature Communications, está dirigido por Francesc Villarroya, investigador principal del CIBEROBN y catedrático de la Facultad de Biología y del Instituto de Biomedicina de la Universidad de Barcelona (IBUB). También participan en este trabajo expertos del CIBEROBN de Santiago de Compostela, la Universidad de Maastricht (Holanda), y la Universidad de Humboldt, el Centro para la Investigación Cardiovascular y el Instituto de Salud de Berlín (Alemania).

Grasa parda: ¿cómo autocontrola su actividad?

El tejido adiposo marrón tiene como función principal quemar calorías y producir calor corporal a partir de las grasas (termogénesis). También actúa como un órgano endocrino capaz de secretar factores que activan el metabolismo de las grasas y los carbohidratos y ayudan a prevenir patologías como la obesidad o la diabetes. No obstante, una actividad excesiva y descontrolada del tejido podría causar efectos perjudiciales tales como la caquexia -una excesiva pérdida de masa corporal- presente en algunos tipos de cáncer.

El nuevo artículo describe por primera vez la relación del sistema calicreína-quinina con los procesos de regulación metabólica en el tejido adiposo marrón. Este tejido se activa como reacción a estímulos ambientales -temperatura, dieta, etc.- y su respuesta se canaliza a través del sistema nervioso simpático y factores hormonales. Tradicionalmente, se pensaba que la interrupción de estos factores inductores era el auténtico que limitaba la actividad termogénica de la grasa.

«Ahora sabemos que algunos mecanismos activos pueden actuar como freno y que los propios inductores positivos pueden poner en marcha el sistema calicreína-quinina que actúa como mecanismo de autocontrol para suprimir la actividad de la grasa marrón», detalla Francesc Villarroya,

«A pesar de parecer contradictorio -las propias señales activadoras determinan el autocontrol del sistema- esto se explicaría si consideramos lo importante que resulta la regulación fina de la termogénesis para evitar que demasiados metabolitos sean quemados sin ninguna finalidad fisiológica para el organismo», apunta el experto.

Termogénesis: más allá de aportar energía a las células

El mecanismo bioquímico para quemar calorías y producir calor corporal a partir de las grasas -conocido como desacoplamiento mitocondrial- es un proceso que altera completamente la bionergética de la mitocondria, el orgánulo celular responsable de la obtención de energía. En este mecanismo particular, la actividad de la mitocondria no es la habitual -que es oxidar sustratos para obtener moléculas de ATP para aportar energía a las células- sino que deriva en la disipación de la energía metabólica en forma de calor.

Una actividad excesiva del tejido adiposo marrón origina cuadros patológicos asociados a un gasto energético descontrolado y una pérdida de peso acelerada (caquexia, etc) en pacientes afectados por tumores. Todavía existen muchas incógnitas sobre un proceso, que dentro del ámbito clínico dificulta también la recuperación de los afectados por grandes quemaduras cuando en estos pacientes se dispara el gasto energético y la actividad del tejido adiposo marrón. 

Mucho antes de conocerse la fisiología del tejido adiposo marrón, el desacoplamiento mitocondrial fue considerado el mecanismo responsable de la intoxicación de trabajadores de fábricas de armamento durante la I Guerra Mundial.  Debido a la exposición al compuesto dinitrofenol -un tóxico que genera desacoplamiento mitocondrial de manera incontrolada en todos los tejidos del cuerpo- la temperatura de los trabajadores intoxicados se disparaba y la pérdida de peso era dramática en los afectados.  En la década de los setenta del siglo XX, la comunidad científica pudo identificar que el desacoplamiento mitocondrial es un proceso que, de manera específica, tiene lugar de manera controlada en las mitocondrias del tejido adiposo marrón mediado por la proteína UCP1.

«Es evidente que un mecanismo así debe estar altamente controlado para no generar problemas por actividad descontrolada. De hecho, es posible que la evolución haya confinado este mecanismo dentro las mitocondrias de una célula especializada –el adipocito marrón- y no en todos los tejidos del organismo como mecanismo de seguridad», apunta Villarroya.

Este estudio podría aportar nuevas perspectivas a las estrategias para moderar la actividad termogénica en situaciones patológicas (cáncer, etc.). En este contexto, el descubrimiento de la acción local sistema de autocontrol endógeno calicreína-quinina sobre el tejido adiposo marrón abre ahora nuevos horizontes al desarrollo de futuras herramientas farmacológicas para la lucha y el control de las enfermedades metabólicas.

Artículo de referencia 

The kallikrein–kinin pathway as a mechanism for auto-control of brown adipose tissue activity
Marion Peyrou, Rubén Cereijo, Tania Quesada-López, Laura Campderrós, Aleix Gavaldà-Navarro, Laura Liñares-Pose, Elena Kaschina, Thomas Unger, Miguel López, Marta Giralt & Francesc Villarroya. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16009-x